Webpack: 基于Sourcemap源码映射原理与使用技巧

news2024/10/6 3:22:16

概述

Sourcemap 协议 最初由 Google 设计并率先在 Closure Inspector 实现，它的主要作用就是将经过压缩、混淆、合并的产物代码还原回未打包的原始形态，帮助开发者在生产环境中精确定位问题发生的行列位置，例如：
在这里插入图片描述

在 Webpack 内部，这段生成 Sourcemap 映射数据的逻辑并不复杂，一句话总结：在 processAssets 钩子遍历产物文件 assets 数组，调用 webpack-sources 提供的 map 方法，最终计算出 asset 与源码 originSource 之间的映射关系。

这个过程真正的难点在于 「如何计算映射关系」，因此本文会展开详细讲解 Sourcemap 映射结构与 VLQ 编码规则，以及 Webpack 提供的 devtool 配置项的详细用法。

Sourcemap 映射结构

Sourcemap 最初版本生成的 .map 文件非常大，体积大概为编译产物的 10 倍；V2 之后引入 Base64 编码等算法，将之减少 20% ~ 30%；而最新版本 V3 又在 V2 基础上引入 VLQ 算法，体积进一步压缩了 50%。

这一系列进化造就了一个效率极高的 Sourcemap 体系，但伴随而来的则是较为复杂的 mappings 编码规则。V3 版本 Sourcemap 文件由三部分组成:

  • 开发者编写的原始代码；
  • 经过 Webpack 压缩、转化、合并后的产物，且产物中必须包含指向 Sourcemap 文件地址的 //# sourceMappingURL=https://xxxx/bundle.js.map 指令；
  • 记录原始代码与经过工程化处理代码之间位置映射关系 Map 文件。

页面初始运行时只会加载编译构建产物，直到特定事件发生 —— 例如在 Chrome 打开 Devtool 面板时，才会根据 //# sourceMappingURL 内容自动加载 Map 文件，并按 Sourcemap 协议约定的映射规则将代码重构还原回原始形态，这既能保证终端用户的性能体验，又能帮助开发者快速还原现场，提升线上问题的定位与调试效率。

例如，在 Webpack 中设置 devtool = 'source-map' 即可同时打包出代码产物 xxx.js 文件与同名 xxx.js.map 文件，Map 文件通常为 JSON 格式，内容如：

{
    "version": 3,
    "sources": [
        "webpack:///./src/index.js"
    ],
    "names": ["name", "console", "log"],
    "mappings": ";;;;;AAAA,IAAMA,IAAI,GAAG,QAAb;AAEAC,OAAO,CAACC,GAAR,CAAYF,IAAZ,E",
    "file": "main.js",
    "sourcesContent": [
        "const name = 'tecvan';\n\nconsole.log(name)"
    ],
    "sourceRoot": ""
}

各字段含义分别为：

  • version： 指代 Sourcemap 版本，目前最新版本为 3；
  • names：字符串数组，记录原始代码中出现的变量名；
  • file：字符串，该 Sourcemap 文件对应的编译产物文件名；
  • sourcesContent：字符串数组，原始代码的内容；
  • sourceRoot：字符串，源文件根目录；
  • sources：字符串数组，原始文件路径名，与 sourcesContent 内容一一对应；
  • mappings：字符串数组，记录打包产物与原始代码的位置映射关系。

使用时，浏览器会按照 mappings 记录的数值关系，将产物代码映射回 sourcesContent 数组所记录的原始代码文件、行、列位置，这里面最复杂难懂的点就在于 mappings 字段的规则。

举个例子，对于下面的代码：

编译前编译后
const name = 'tecvan'; console.log(name) /******/ (() => { // webpackBootstrap var __webpack_exports__ = {}; /*!**********************!*\ !*** ./src/index.js ***! \**********************/ var name = 'tecvan'; console.log(name); /******/ })() ; //# sourceMappingURL=main.js.map

当 devtool = 'source-map' 时，Webpack 生成的 mappings 字段为：

;;;;;AAAA,IAAMA,IAAI,GAAG,QAAb;AAEAC,OAAO,CAACC,GAAR,CAAYF,IAAZ,E

字段内容包含三层结构：

  • 以 ; 分割的行映射，每一个 ; 对应编译产物每一行到源码的映射，上例经过分割后：
[
  // 产物第 1-5 行内容为 Webpack 生成的 runtime，不需要记录映射关系
  '', '', '', '', '', 
  // 产物第 6 行的映射信息
  'AAAA,IAAMA,IAAI,GAAG,QAAb', 
  // 产物第 7 行的映射信息
  'AAEAC,OAAO,CAACC,GAAR,CAAYF,IAAZ,E'
]
  • 以 , 分割的片段映射，每一个 , 对应该行中每一个代码片段到源码的映射，上例经过分割后：
[
  // 产物第 1-5 行内容为 Webpack 生成的 runtime，不需要记录映射关系
  '', '', '', '', '', 
  // 产物第 6 行的映射信息
  [
    // 片段 `var` 到 `const` 的映射
    'AAAA', 
    // 片段 `name` 到 `name` 的映射
    'IAAMA', 
    // 等等
    'IAAI', 'GAAG', 'QAAb'], 
  // 产物第 7 行的映射信息
  ['AAEAC', 'OAAO', 'CAACC', 'GAAR', 'CAAYF', 'IAAZ', 'E']
]
  • 第三层逻辑为片段映射到源码的具体位置，以上例 IAAMA 为例：
    • 第一位 I 代表该代码片段在产物中列数；
    • 第二位 A 代表源码文件的索引，即该片段对标到 sources 数组的元素下标；
    • 第三位 A 代表片段在源码文件的行数；
    • 第四位 M 代表片段在源码文件的列数；
    • 第五位 A 代表该片段对应的名称索引，即该片段对标到 names 数组的元素下标。

上述第1、2层逻辑比较简单，唯一需要注意的是片段之间是一种相对偏移关系，例如对于上例第六行映射值：AAAA,IAAMA,IAAI,GAAG,QAAb，每一个片段的第一位 —— 即片段列数为 A,I,I,G,Q，分别代表：

  • A ：第 A 列；
  • I ：第 A + I 列；
  • I ：第 A + I + I 列；
  • G ：第 A + I + I + G 列；
  • Q ：第 A + I + I + G + Q 列。

这种相对偏移能减少 Sourcemap 产物的体积，提升整体性能。注意，第三层逻辑中的片段位置映射则用到了一种比较高效数值编码算法 —— VLQ(Variable-length Quantity)。

VLQ 编码

VLQ 是一种将整数数值转换为 Base64 的编码算法，它先将任意大的整数转换为一系列六位字节码，再按 Base64 规则转换为一串可见字符。VLQ 使用六位比特存储一个编码分组，例如：
在这里插入图片描述
数字 7 经过 VLQ 编码后，结果为 001110，其中：

  • 第一位为连续标志位，标识后续分组是否为同一数字；
  • 第六位表示该数字的正负符号，0为正整数，1为负整数；
  • 中间第 2-5 为实际数值。

这样一个六位编码分组，就可以按照 Base64 的映射规则转换为 ABC 等可见字符，例如上述数字 7 编码结果 001110，等于十进制的 14，按 Base64 字码表可映射为字母 O。
在这里插入图片描述

但是，分组中只有中间的 4 个字节用于表示数值，因此单个分组只能表达 -15 ~ 15 之间的数值范围，对于超过这个范围的整数，需要组合多个分组，共同表达同一数字，具体规则：

  • 第一个分组的最后一位为符号位，其它分组从 2-6 均为数值位；
  • 取二进制值最后四位为第一个分组值，之后从后到前，每 5 位划分为一个分组；
  • 除最后一个分组外，其余分组的连续标志位都设置为 1。

例如，对于十进制 -17，其二进制为 10001 (取 17 的二进制) 共 5 位，首先从后到前拆分为两组，后四位 0001 为第一组，连续标志位为 1，符号位为 1，结果为 1,0001,1；剩下的 1 分配到第二个 —— 也是最后一个分组，连续标志位为 0，结果为 0,00001。按 Base64 规则 [100011, 000001] 最终映射为 jA。

十进制     二进制               VLQ    Base64
  -17 => 1,0001 => 100011, 000001 =>     jA

同样的，对于更大的数字，例如 1200，其二进制为 10010110000，分组为 [10, 01011, 0000]，从后到前编码，第一个分组为 1,0000,0；第二个分组为 1,01011；最后一个分组为 0,00010。按 Base64 映射为 grC。

十进制            二进制                     VLQ    Base64
 1200 => 10;01011;0000 => 100000,101011,000010 =>    grC

在这里插入图片描述

结合 VLQ 编码规则，我们再回过头来解读本章开头的例子，对于代码：

编译前编译后
const name = 'tecvan'; console.log(name) /******/ (() => { // webpackBootstrap var __webpack_exports__ = {}; /*!**********************!*\ !*** ./src/index.js ***! \**********************/ var name = 'tecvan'; console.log(name); /******/ })() ; //# sourceMappingURL=main.js.map

编译生成 mappings：

;;;;;AAAA,IAAMA,IAAI,GAAG,QAAb;AAEAC,OAAO,CAACC,GAAR,CAAYF,IAAZ,E

按行、片段规则分割后，得出如下片段：

[
  // 产物第 1-5 行内容为 Webpack 生成的 runtime，不需要记录映射关系
  '', '', '', '', '', 
  // 产物第 6 行的映射信息
  ['AAAA', 'IAAMA', 'IAAI', 'GAAG', 'QAAb'], 
  // 产物第 7 行的映射信息
  ['AAEAC', 'OAAO', 'CAACC', 'GAAR', 'CAAYF', 'IAAZ', 'E']
]

以第 6 行 ['AAAA', 'IAAMA', 'IAAI', 'GAAG', 'QAAb'] 为例：

  • AAAA 解码结果为 [000000, 000000, 000000, 000000]，即产物第 6 行第 0 列映射到 sources[0] 文件的第 0 行，第 0 列，实际对应 var 到 const 的位置映射；
  • IAAMA 解码结果为 [001000, 000000, 000000, 001100, 000000]，即产物第 6 行第 4 列映射到 sources[0] 文件的第 0 行，第 6 列，实际对应产物 name 到源码 name 的位置映射。

其它片段以此类推，Webpack 生成 .map 文件时，只需要在 webpack-sources 中，按照这个编码规则计算好编译前后的代码映射关系即可。

devtool 规则详解

Webpack 提供了两种设置 Sourcemap 的方式，一是通过 devtool 配置项设置 Sourcemap 规则短语；二是直接使用 SourceMapDevToolPlugin 或 EvalSourceMapDevToolPlugin 插件深度定制 Sourcemap 的生成逻辑。

devtool 支持 25 种字符串枚举值，包括 eval、source-map、eval-source-map 等：

devtoolperformanceproductionqualitycomment
(none)build: fastest rebuild: fastestyesbundleRecommended choice for production builds with maximum performance.
evalbuild: fast rebuild: fastestnogeneratedRecommended choice for development builds with maximum performance.
eval-cheap-source-mapbuild: ok rebuild: fastnotransformedTradeoff choice for development builds.
eval-cheap-module-source-mapbuild: slow rebuild: fastnooriginal linesTradeoff choice for development builds.
eval-source-mapbuild: slowest rebuild: oknooriginalRecommended choice for development builds with high quality SourceMaps.
cheap-source-mapbuild: ok rebuild: slownotransformed
cheap-module-source-mapbuild: slow rebuild: slownooriginal lines
source-mapbuild: slowest rebuild: slowestyesoriginalRecommended choice for production builds with high quality SourceMaps.
inline-cheap-source-mapbuild: ok rebuild: slownotransformed
inline-cheap-module-source-mapbuild: slow rebuild: slownooriginal lines
inline-source-mapbuild: slowest rebuild: slowestnooriginalPossible choice when publishing a single file
eval-nosources-cheap-source-mapbuild: ok rebuild: fastnotransformedsource code not included
eval-nosources-cheap-module-source-mapbuild: slow rebuild: fastnooriginal linessource code not included
eval-nosources-source-mapbuild: slowest rebuild: oknooriginalsource code not included
inline-nosources-cheap-source-mapbuild: ok rebuild: slownotransformedsource code not included
inline-nosources-cheap-module-source-mapbuild: slow rebuild: slownooriginal linessource code not included
inline-nosources-source-mapbuild: slowest rebuild: slowestnooriginalsource code not included
nosources-cheap-source-mapbuild: ok rebuild: slownotransformedsource code not included
nosources-cheap-module-source-mapbuild: slow rebuild: slownooriginal linessource code not included
nosources-source-mapbuild: slowest rebuild: slowestyesoriginalsource code not included
hidden-nosources-cheap-source-mapbuild: ok rebuild: slownotransformedno reference, source code not included
hidden-nosources-cheap-module-source-mapbuild: slow rebuild: slownooriginal linesno reference, source code not included
hidden-nosources-source-mapbuild: slowest rebuild: slowestyesoriginalno reference, source code not included
hidden-cheap-source-mapbuild: ok rebuild: slownotransformedno reference
hidden-cheap-module-source-mapbuild: slow rebuild: slownooriginal linesno reference
hidden-source-mapbuild: slowest rebuild: slowestyesoriginalno reference. Possible choice when using SourceMap only for error reporting purposes.

提示：内容摘抄自 Webpack 官网

分开来看都特别晦涩，但这些枚举值内在有一个潜规则：都是由 inline、eval、source-map、nosources、hidden、cheap、module 七种关键字组合而成，这些关键词各自代表一项 Sourcemap 规则，拆开来看：

  1. eval 关键字：当 devtool 值包含 eval 时，生成的模块代码会被包裹进一段 eval 函数中，且模块的 Sourcemap 信息通过 //# sourceURL 直接挂载在模块代码内。例如：
eval("var foo = 'bar'\n\n\n//# sourceURL=webpack:///./src/index.ts?")

eval 模式编译速度通常比较快，但产物中直接包含了 Sourcemap 信息，因此只推荐在开发环境中使用。

  1. source-map 关键字：当 devtool 包含 source-map 时，Webpack 才会生成 Sourcemap 内容。例如，对于 devtool = 'source-map'，产物会额外生成 .map 文件，形如：
{
    "version": 3,
    "sources": [
        "webpack:///./src/index.ts"
    ],
    "names": [
        "console",
        "log"
    ],
    "mappings": "AACAA,QAAQC,IADI",
    "file": "bundle.js",
    "sourcesContent": [
        "const foo = 'bar';\nconsole.log(foo);"
    ],
    "sourceRoot": ""
}

实际上，除 eval 之外的其它枚举值都包含该字段。

  1. cheap 关键字：当 devtool 包含 cheap 时，生成的 Sourcemap 内容会抛弃列维度的信息，这就意味着浏览器只能映射到代码行维度。例如 devtool = 'cheap-source-map' 时，产物：
{
    "version": 3,
    "file": "bundle.js",
    "sources": [
        "webpack:///bundle.js"
    ],
    "sourcesContent": [
        "console.log(\"bar\");"
    ],
    // 带 cheap 效果：
    "mappings": "AAAA",
    // 不带 cheap 效果：
    // "mappings": "AACAA,QAAQC,IADI",
    "sourceRoot": ""
}

浏览器映射效果：

在这里插入图片描述

虽然 Sourcemap 提供的映射功能可精确定位到文件、行、列粒度，但有时在行级别已经足够帮助我们达到调试定位的目的，此时可选择使用 cheap 关键字，简化 Sourcemap 内容，减少 Sourcemap 文件体积。

1 ) module 关键字：module 关键字只在 cheap 场景下生效，例如 cheap-module-source-map、eval-cheap-module-source-map。当 devtool 包含 cheap 时，Webpack 根据 module 关键字判断按 loader 联调处理结果作为 source，还是按处理之前的代码作为 source。例如：
在这里插入图片描述
注意观察上例 sourcesContent 字段，左边 devtool 带 module 关键字，因此此处映射的，是包含 class Person 的最原始代码；而右边生成的 sourcesContent ，则是经过 babel-loader 编译处理的内容。

2 ) nosources 关键字：当 devtool 包含 nosources 时，生成的 Sourcemap 内容中不包含源码内容 —— 即 sourcesContent 字段。例如 devtool = 'nosources-source-map' 时，产物：

{
    "version": 3,
    "sources": [
        "webpack:///./src/index.ts"
    ],
    "names": [
        "console",
        "log"
    ],
    "mappings": "AACAA,QAAQC,IADI",
    "file": "bundle.js",
    "sourceRoot": ""
}

虽然没有带上源码，但 .map 产物中还带有文件名、 mappings 字段、变量名等信息，依然能够帮助开发者定位到代码对应的原始位置，配合 sentry 等工具提供的源码映射功能，可在异地还原诸如错误堆栈之类的信息。

1 ) inline 关键字：当 devtool 包含 inline 时，Webpack 会将 Sourcemap 内容编码为 Base64 DataURL，直接追加到产物文件中。例如对于 devtool = 'inline-source-map'，产物：

console.log("bar");
//# sourceMappingURL=data:application/json;charset=utf-8;base64,eyJ2ZXJzaW9uIjozLCJzb3VyY2VzIjpbIndlYnBhY2s6Ly8vLi9zcmMvaW5kZXgudHMiXSwibmFtZXMiOlsiY29uc29sZSIsImxvZyJdLCJtYXBwaW5ncyI6IkFBQ0FBLFFBQVFDLElBREkiLCJmaWxlIjoiYnVuZGxlLmpzIiwic291cmNlc0NvbnRlbnQiOlsiY29uc3QgZm9vID0gJ2Jhcic7XG5jb25zb2xlLmxvZyhmb28pOyJdLCJzb3VyY2VSb290IjoiIn0=

inline 模式编译速度较慢，且产物体积非常大，只适合开发环境使用。

2 ) hidden 关键字：通常，产物中必须携带 //# sourceMappingURL= 指令，浏览器才能正确找到 Sourcemap 文件，当 devtool 包含 hidden 时，编译产物中不包含 //# sourceMappingURL= 指令。例如：

devtool = 'hidden-source-map'devtool = 'source-map'
/******/ (() => { // webpackBootstrap var __webpack_exports__ = {}; /*!**********************!*\ !*** ./src/index.ts ***! \**********************/ var Person = /** @class */ (function () { }()); /******/ })(); /******/ (() => { // webpackBootstrap var __webpack_exports__ = {}; /*!**********************!*\ !*** ./src/index.ts ***! \**********************/ var Person = /** @class */ (function () { }()); /******/ })(); //# sourceMappingURL=bundle.js.map

两者区别仅在于编译产物最后一行的 //# sourceMappingURL= 指令，当你需要 Sourcemap 功能，又不希望浏览器 Devtool 工具自动加载时，可使用此选项。需要打开 Sourcemap 时，可在浏览器中手动加载：

请添加图片描述

总结一下，Webpack 的 devtool 值都是由以上七种关键字的一个或多个组成，虽然提供了 27 种候选项，但逻辑上都是由上述规则叠加而成，例如：

  • cheap-source-map：代表 不带列映射 的 Sourcemap ；
  • eval-nosources-cheap-source-map：代表 以 eval 包裹模块代码 ，且 .map 映射文件中不带源码，且 不带列映射 的 Sourcemap。

其它选项以此类推。最后再总结一下：

  • 对于开发环境，适合使用：
    • eval：速度极快，但只能看到原始文件结构，看不到打包前的代码内容；
    • cheap-eval-source-map：速度比较快，可以看到打包前的代码内容，但看不到 loader 处理之前的源码；
    • cheap-module-eval-source-map：速度比较快，可以看到 loader 处理之前的源码，不过定位不到列级别；
    • eval-source-map：初次编译较慢，但定位精度最高；
  • 对于生产环境，则适合使用：
    • source-map：信息最完整，但安全性最低，外部用户可轻易获取到压缩、混淆之前的源码，慎重使用；
    • hidden-source-map：信息较完整，安全性较低，外部用户获取到 .map 文件地址时依然可以拿到源码；
    • nosources-source-map：源码信息缺失，但安全性较高，需要配合 Sentry 等工具实现完整的 Sourcemap 映射。

使用 source-map 插件

上面介绍的 devtool 配置项，本质上只是一种方便记忆、使用的规则缩写短语，Sourcemap 的底层处理逻辑实际由 SourceMapDevToolPlugin 与 EvalSourceMapDevToolPlugin 插件实现。

在 devtool 基础上，插件还提供了更多、更细粒度的配置项，用于满足更复杂的需求场景，包括：

  • 使用 test、include、exclude 配置项过滤需要生成 Sourcemap 的 Bundle；
  • 使用 append、filename、moduleFilenameTemplate、publicPath 配置项设定 Sourcemap 文件的文件名、URL 。

使用方法与其它插件无异，如：

const webpack = require('webpack');
module.exports = {
  // ...
  devtool: false,
  plugins: [new webpack.SourceMapDevToolPlugin({
      exclude: ['vendor.js']
  })],
};

插件配置规则较简单，此处不赘述。

总结

综上，Sourcemap 是一种高效的位置映射算法，它将产物到源码之间的位置关系表达为 mappings 分层设计与 VLQ 编码，再通过 Chrome、Safari、VS Code、Sentry 等工具异地还原为接近开发状态的源码形式。

在 Webpack 中，通常只需要选择适当的 devtool 短语即可满足大多数场景需求，特殊情况下也可以直接使用 SourceMapDevToolPlugin 做更深度的定制化。

思考：为什么 Sourcemap 要设计分层结构 + VLQ 编码做行列映射？假设直接记录行列号，会有什么问题？

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盛元广通智慧校园实验室安全管理系统以安全为重点，构建由学校、二级单位、实验室组成的三级联动的实验室安全多级管理体系、多类用户角色，内置教育部标准检查表，支撑实验室相关业务过程的智慧管理。实现通过PC端/手机移动端开展检查工作、手机…
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